ASFALT BETONUNDA GRANĠT ARITMA ÇAMURUNUN FĠLLER MALZEMESĠ OLARAK KULLANILABĠLĠRLĠĞĠNĠN
ARAġTIRILMASI YÜKSEK LĠSANS TEZĠ
Ayfer ELMACI DANIġMAN
Doç.Dr. Hüseyin AKBULUT YAPI EĞĠTĠMĠ ANABĠLĠM DALI
AFYON KOCATEPE ÜNĠVERSĠTESĠ
FEN BĠLĠMLERĠ ENSTĠTÜSÜ
YÜKSEK LĠSANS TEZĠ
ASFALT BETONUNDA GRANĠT ARITMA ÇAMURUNUN FĠLLER
MALZEMESĠ OLARAK KULLANILABĠLĠRLĠĞĠNĠN
ARAġTIRILMASI
Ayfer ELMACI
DANIġMAN
Doç.Dr. Hüseyin AKBULUT
YAPI EĞĠTĠMĠ ANABĠLĠM DALI
Afyon Kocatepe Üniversitesi
Fen Bilimleri Enstitüsü Yönetim Kurulu‟nun .../.../... tarih ve
………. sayılı kararıyla onaylanmıĢtır.
………. Enstitü Müdürü
BĠLĠMSEL ETĠK BĠLDĠRĠM SAYFASI Afyon Kocatepe Üniversitesi
Fen Bilimleri Enstitüsü, tez yazım kurallarına uygun olarak hazırladığım bu tez çalıĢmasında;
- Tez içindeki bütün bilgi ve belgeleri akademik kurallar çerçevesinde elde ettiğimi, - Görsel, iĢitsel ve yazılı tüm bilgi ve sonuçları bilimsel ahlak kurallarına uygun olarak sunduğumu,
- BaĢkalarının eserlerinden yararlanılması durumunda ilgili eserlere bilimsel normlara uygun olarak atıfta bulunduğumu,
- Atıfta bulunduğum eserlerin tümünü kaynak olarak gösterdiğimi, - Kullanılan verilerde herhangi bir tahrifat yapmadığımı,
- Ve bu tezin herhangi bir bölümünü bu üniversite veya baĢka bir üniversitede baĢka bir tez çalıĢması olarak sunmadığımı
beyan ederim.
ÖZET Yüksek Lisans Tezi
ASFALT BETONUNDA GRANĠT ARITMA ÇAMURUNUN FĠLLER MALZEMESĠ OLARAK KULLANILABĠLĠRLĠĞĠNĠN ARAġTIRILMASI
Ayfer ELMACI
Afyon Kocatepe Üniversitesi Fen Bilimleri Enstitüsü Yapı Eğitimi Anabilim Dalı DanıĢman: Doç.Dr. Hüseyin AKBULUT
Atık olarak elde edilen çeĢitli ürünlerin depolanması veya doğaya terk edilmesi hızla nüfusu artan ve teknolojik olarak geliĢen dünyamız için, çevre kirliliği dahil topluma büyük sorunlar getirmektedir. Atıklar, yeni ürünlerin elde edilmesinde veya mevcut ürünlerde katkı maddesi olarak kullanılabilmektedir. Atık malzeme ve yan ürünlerin değerlendirilmesi, hem çok kısıtlı olan doğal malzemelerin kullanımını azaltarak doğanın tahrip edilmesini önlemekte, hem de malzemelerin atılmak üzere depolanması durumunda çevrede oluĢacak problemleri en aza indirmektedir. Bu nedenle; yeni ürünün değerlendirilerek ülke ekonomisine kazandırılması gerekmektedir.
Bu çalıĢmada, Ġzmir ÇĠMSTONE fabrikasının kuvars esaslı granit arıtma çamurunun bitümlü sıcak karıĢımlarda kullanılabilirliği araĢtırılmıĢtır. Ġzmir bölgesinden temin edilen malzeme kurutulup, öğtütülerek 200 nolu elekten elenmiĢtir ve elde edilen filler malzeme ile Marshall numuneleri hazırlanmıĢtır. Bu numunelerde fiziksel ve mekanik özellikleri yapılan deneylerle belirlenmiĢ kırmataĢ agregası, % 4.0, 4.5, 5.0, 5.5, 6.0, 6.5 oranında bağlayıcı ve % 0, 2, 4, 6, 8 oranında filler kullanılmıĢtır. Hazırlanan numuneler Marshall stabilite-akma deneyine tabi tutulmuĢ ve belirlenen optimum bitüm oranına göre mekanik batırma ve dolaylı çekme deneyleri yapılmıĢtır. ÇalıĢma sonunda; granit arıtma çamurunun karayolu esnek üstyapısı aĢınma tabakasında kullanılan asfalt betonunda filler malzeme olarak kullanılabileceği sonucuna varılmıĢtır.
2011, xii + 75 sayfa
Anahtar Kelimeler: Mineral Filler, Atıkların değerlendirilmesi, Sıcak Asfalt KarıĢımı, Marshall Stabilite Deneyi
ABSTRACT M.Sc Thesis
INVESTIGATION OF USING THE GRANITE PURUFICATION MUD IN ASPHALT CONCRETE AS FILLER MATERIAL
Ayfer ELMACI Afyon Kocatepe University
Natural Science Institute Construction Education Main Science Supervisor: Doç.Dr. Hüseyin AKBULUT
In A lot problems has been occurred such as environmental pollution, because of the storing and discharge of variety of waste products on the nature for the our developing and day to day crowded world. Wastes can be used to manufacture new products or additive materials in available products. Because of the using waste material and by-products, both using natural materials are decreased so prevent the destruction of nature and problems due to waste materials are minimized. So, waste materials should be recycle.
In this study using of granite purufication muds of Ġzmir ÇĠMSTONE fabricate with besed on quartz were invetstigated in hot mix asphalt pavements. The waste materials were dry and milled and sieved from the number 200 sieve thus into filler materials. Marshall samples were preapered with using the filler materials. Five differenet, wearing course hot mix asphalt designs were performed with using different filler rate as %, 0, 2, 4, 6 and 8 respectively. Marshall stability and flow tets were performed on the samples and also Mechanical Immertion and indirek tests were performed on the samples that was produced with optimum bitumen rate. The results show that the granite purification mud can be used in asphalt concrete as filler materials.
Key Words: Mineral Filler, Wastes, Hot Mix Asphalt , Marshall Stability and Flow Test.
TEġEKKÜR
Bu çalıĢmamın konusunu belirleyen, destek ve görüĢlerini esirgemeyen, bana her konuda yol gösteren değerli danıĢman hocam Doç.Dr. Hüseyin AKBULUT‟ a,
Tez çalıĢmamın hem laboratuar hem araĢtırma aĢamasında benden daha fazla emek sarf eden, sorun ve sıkıntılarımda engin tecrübeleriyle bana destek olan, yapıcı eleĢtirileriyle beni çalıĢmaya teĢvik eden, her konuda örnek aldığım değerli hocalarım Yrd.Doç.Dr. Cahit GÜRER ve AraĢ.Gör. Sedat ÇETĠN‟ e ,
Laboratuar çalıĢmamı gerçekleĢtirdiğim Afyonkarahisar Belediyesi Asfalt Laboratuarı ġube Müdürü Sayın Güven KAYHAN‟ a ve tüm asfalt Ģantiyesi personeline, ĠSFALT Genel Müdürü Ġbrahim SÖNMEZ‟ e ve ĠSFALT Laboratuar ġefi Seyid Ali YILDIRIM‟ a, zorlu laboratuar çalıĢmalarında birlikte çalıĢtığım, çoğu zaman öfkeme maruz kalan, tez arkadaĢım Hasan DOĞAN‟ a,
Tez çalıĢmam esnasında tüm sıkıntı ve yorgunluğumu paylaĢan, çekilmez olduğum zamanlarda bile yanımdan ayrılmayıp destek olan, tez konum hakkında bilgisi olmamasına rağmen benden yardımlarını esirgemeyen, Afyon‟daki tek kiĢilik ailem Özlem ZEYBEK‟ e,
Her konuda yanımda olan, eğitim hayatım boyunca beni teĢvik eden, her yıldığımda tekrar canlanmamı sağlayan, benden maddi ve manevi desteklerini esirgemeyen, tezimi ithaf ettiğim babam Muammer ELMACI ‟ya, annem Hatice ELMACI‟ ya, ablam Aygül TUNÇ‟ a ve varlığıyla dünyamı aydınlatan yeğenim Nihal Ecrin TUNÇ‟ a
TeĢekkür ederim Ayfer ELMACI AFYONKARAHĠSAR, 2011
ĠÇĠNDEKĠLER DĠZĠNĠ Sayfa ÖZET……….. i ABSTRACT………... iii TEġEKKÜR………... v ĠÇĠNDEKĠLER DĠZĠNĠ…..……… vi
SĠMGELER ve KISALTMALAR DĠZĠNĠ………. viii
ÇĠZELGELER DĠZĠNĠ………... ix
ġEKĠLLER DĠZĠNĠ……… xi
RESĠMLER DĠZĠNĠ………... xii
1.GĠRĠġ………... 1
1.1 ĠnĢaat Sektörü Açısından Geri DönüĢüm ………. 3
1.2 Granit Atık Çamurunun OluĢumu ve Mineral Fillere DönüĢümü…………. 4
2. GENEL BĠLGĠLER……… 7
2.1 Bitümlü Sıcak KarıĢımlar………. 9
2.2 Asfalt Betonunda Mineral Filler………... 10
3. MATERYAL ve METOD……….. 21 3.1 Materyal……… 21 3.1.1 Agregalar……… 21 3.1.2 Mineral Filler……….. 21 3.1.3 Bitüm (AC) ……… 21 3.2 Metot………. 21
3.2.1 Mineral Agrega Numunelerinin Fiziksel Özelliklerinin Belirlenmesi... 21
3.2.1.1 Elek Analizi Deney……….. 22
3.2.1.2 Agreganın Özgül Ağırlığının Tayin……… 23
3.2.1.3 Agregalarda Birim Ağırlık Deneyi……….. 26
3.2.1.4 Ġri Agregaların AĢınma Deneyi………... 29
3.2.1.5 Donma - Çözünme Deneyi……….. 32
3.2.2 Mineral Filler Deneyleri………. 36
3.2.2.1 Filler Malzemenin Özgül Ağırlık Deneyi……… 36
3.2.2.2 Hidrometre Deneyi……….. 37
3.2.3 Asfalt KarıĢım Deneyleri……… 38
3.2.2.1 Penetrasyon Deneyi………. 38
3.2.2.2 Marshall Deneyi……….. 39
3.2.2.4 Optimum Bitüm Yüzdesinin Belirlenmesi……….. 43
3.2.2.5 Dolaylı Çekme Deneyi Penetrasyon Deneyi………... 44
3.2.2.6 Mekanik Batırma DeneyiPenetrasyon Deneyi……… 46
4. BULGULAR………... 47
4.1 Mineral Agreganın Fiziksel Özellikleriyle Ġlgili Deney Sonuçları………... 47
4.1.1 KarıĢımlarda Kullanılacak Agrega Gradasyonu……….. 48
4.1.2 Özgül Ağırlık ve Su Emme Deney Sonuçlar………... 48
4.1.3 Birim Hacim Ağırlık Deney Sonuçları……… 48
4.1.4 AĢınma Deney Sonuçları………. 48
4.1.5 Agregalar Ġçin Donma-Çözülme ve Donma Çözülme Sonrası Direnç Kaybı Deneyleri Sonuçları……… 50 4.2 Mineral Fillerin Fiziksel Özellikleriyle Ġlgili Deney Sonuçları………. 51
4.2.1 Özgül Ağırlık Deney Sonucu……….. 51
4.2.2 Mineral Fillerin Kimyasal Analizi……….. 51
4.3 Asfalt KarıĢım Deneyleri………... 52
4.3.1 Bitüm Özellikleri………. 52
4.3.2 Marshall Metodu ile Optimum Bitüm Yüzdelerinin Belirlenmesi…….. 53
4.3.3 Dolaylı Çekeme Deney Sonuçları………... 59
4.3.4 Mekanik Batırma Deneyi Sonuçları……… 63
4.3.5 Optimum Filler Yüzdesi……….. 64
5. SONUÇ ve ÖNERĠLER………. 66
6. KAYNAKLAR………... 69
SĠMGELER ve KISALTMALAR DĠZĠNĠ Simgeler Cm Santimetre Dm Desimetre Kg Kilogram G Gram L Litre M Metre Ml Mililitre Mm Milimetre MPa Megapascal Ms Milisaniye N Newton Sn Saniye o C Santigrat Μs Mikrosaniye Kısaltmalar AC Asfalt Çimentosu
ASTM American Society for Testing And Materials (Amerikan Deney
ve Malzeme Kurumu)
AASHTO Amerikan Devlet Karayolları ve UlaĢtırma Birliği Ġdaresi
A1 Yüzde Olarak AĢınma Değeri
BSK Bitümlü Sıcak KarıĢım
DKY Doygun Kuru Yüzey
ITSM Ġndirekt Çekme Rijitlik Modülü
K Ġnce Malzeme Yüzdesi
ġEKĠLLER DĠZĠNĠ
Sayfa
ġekil 2.1 Tipik Bir Yol Üstyapı Kesiti ve Gerilme Dağılımı ... 9
ġekil 2.2 Bitümlü sıcak karıĢımın yapısı ... 10
ġekil 3.1 Deneysel ÇalıĢma ... 22
ġekil 3.2 Standartlarda VerilmiĢ A16 – B16 – C16 Eğrileri ... 23
ġekil 4.1 Agregaya Ait Granülometri Eğrisi Bitümlü sıcak karıĢımın yapısı ... 47
ġekil 4.2 Los Angeles Deney Sonuçları ... 49
ġekil 4.3 Darbelenme Deney Sonuçları ... 49
ġekil 4.4 Agregaların Donma-Çözülme Sonrası LA AĢınma Direnç Kaybı ... 50
ġekil 4.5 Granit Atığının Hidrometre Deney Sonucu ... 51
ġekil 4.6 Farklı Filler Yüzdeleri Ġçin Pratik Özgül Ağırlık – Bitüm % ĠliĢkisine Ait Sonuçlar ... 54
ġekil 4.7 En Yüksek Pratik Özgül Ağırlık – Filler % ĠliĢkisi ... 54
ġekil 4.8 Farklı Filler Yüzdeleri Ġçin Stabilite – Bitüm % ĠliĢkisine Ait Sonuçlar ... 55
ġekil 4.9 En Yüksek Stabilite - Filler % ĠliĢkisi... 55
ġekil 4.10 Farklı Filler Yüzdeleri Ġçin Bitümle Dolu BoĢluk – Bitüm % ĠliĢkisine Ait Sonuçlar ... 56
ġekil 4.11 Farklı Filler Yüzdeleri Ġçin BoĢluk – Bitüm % ĠliĢkisine Ait Sonuçlar ... 57
ġekil 4.12 Farklı Filler Yüzdeleri Ġçin Akma– Bitüm % ĠliĢkisine Ait Sonuçlar ... 57
ġekil 4.13 Akma - Filler % ĠliĢkisi ... 58
ġekil 4.14 Farklı Filler Yüzdeleri Ġçin Mineral Agregalar Arasındaki BoĢluk – Bitüm % ĠliĢkisine Ait Sonuçlar ... 58
ġekil 4.15 Mineral Agregalar Arasındaki BoĢluk (%) ve Filler (%) ĠliĢkisine Ait
Sonuçlar ... 59
ġekil 4.16 Filler % - Dolaylı Çekme Mukavemeti – Sıcaklık ĠliĢkisi ... 61
ġekil 4.17 Farklı Sıcaklık, Yükleme Periyodu ve Süresi Altında Farklı Yüzdelerde Filler Ġlaveli Numunelerin Rijitlik Modülü DeğiĢimleri ... 61
ġekil 4.18 40 oC‟de En Uzun Yükleme Süresinde Filler % - Rijitlik Modülü ... 63
ġekil 4.19 40 oC‟de En Uzun Yükleme Süresinde Filler % -Deformasyon ... 63
ÇĠZELGELER DĠZĠNĠ
Sayfa
Çizelge 3.1 Ġri Agrega Birim Hacim Ağırlık Ġçin Numune Miktarı ... 24
Çizelge 3.2 Özgül Ağırlık Tayini Ġçin Gerekli Numune Miktarı ... 25
Çizelge 3.3 Ölçü Kaplarının Dik Ġç Boyutlar ... 28
Çizelge 3.4 Donma-Çözülme Döngü Deneyi Ġçin Gereken Deney Numunesi Kısımlarının Miktarlar ... 33
Çizelge 3.5 Trafik Durumuna Göre EĢdeğer Dingil Yükleri ... 42
Çizelge 3.6 Marshall Metodu ile AĢınma Tabakası Dizayn Kriterleri ... 44
Çizelge 3.7 Minimum VMA Değerleri ... 44
Çizelge 4.1 Zahiri Özgül Ağırlık Deney Sonucu ... 47
Çizelge 4.2 Hacim Özgül Ağırlık Deney Sonucu ... 47
Çizelge 4.3 Su Emme Deney Sonucu ... 48
Çizelge 4.4 Ġri ve Ġnce Agregalarda Mevcut Nem Durumu Deney Sonuçları ... 48
Çizelge 4.5 Birim Hacim Ağırlık Deney Sonuçları ... 48
Çizelge 4.6 Agrega Numunelerinin Donma-Çözülme Kayıpları ... 50
Çizelge 4.7 Mineral fillerin Özgül Ağırlığı ... 51
Çizelge 4.8 Arıtma Çamurunun Kimyasal Ġçeriği ... 52
RESĠMLER DĠZĠNĠ
Sayfa
Resim 1.1 Granit Arıtma Çamuru ... 5
Resim 1.2 Granit atık Çamurunun GüneĢ Enerjisi ile Kurutulması ... 6
Resim 1.3 Toz Halindeki Granit Atığı ... 6
Resim 3.1 SıkıĢık Birim Ağırlık Tayini Deney Yapımı ... 27
Resim 3.2 GevĢek Birim Ağırlık Tayini Deney Yapımı ... 28
Resim 3.3 Los Angeles Aleti ... 31
Resim 3.4 Agrega Darbelenme Değeri Tayini Ġçin Deney Cihazı ... 32
Resim 3.5 Agrega Donma-Çözülme Test Aleti ... 35
Resim 3.6 Fillerin Özgül Ağırlık Ölçümü ... 36
Resim 3.7 Penetrometre Cihaz ... 39
Resim 3.8 KarıĢım Tartımı, Aparat ve KarıĢımların Isıtılması ... 40
Resim 3.9 ÇalıĢmalarda Kullanılan Isıtıcılı Mekanik Asfalt KarıĢtırıcısı ve Bir KarıĢtırma ĠĢlemi ... 41
Resim 3.10 ÇalıĢmada Marshall Deney Numunelerini Hazırlamak Ġçin Kullanılan Otomatik Tokmak………..41
Resim 3.11 Hidrolik Numune Çıkarıcı ve Su Banyosu ... 42
Resim 3.12 Deney Numuneleri ve Bir Marshall Deney Cihazı ... 43
Resim 3.13 Marshall Deneyi Sonrası Numuneler ... 43
1. GĠRĠġ
Canlıların, üretilen çeĢitli ham ve iĢlenmiĢ maddelerin, haberlerin vb. bir yerden baĢka bir yere nakledilmesine ulaĢım veya ulaĢtırma, nakil sırasında kullanılan sisteme de ulaĢtırma sistemi denilmektedir. UlaĢım sistemleri kara ulaĢtırma (karayolu ve demiryolu), denizyolu ve havayolu olarak sınıflandırılabilir. Pek çok ülkede en yaygın kullanılan ulaĢım sistemi karayoludur. Ülkemizde yük taĢımacılığının %70‟i, yolcu taĢımacılığının da %90‟ı karayolu ile yapılmaktadır. Özellikle 1950'li yıllardan sonra, karayolu yapımı artmıĢ ve ulaĢım araçları çoğalmıĢtır. Bu nedenle karayolları mevcut durumda, birkaç yıl öncekinden hem trafik hacmi hem de dingil yükleri bakımından tahmin edilenin çok üzerinde bir zorlamaya maruz bulunmaktadır. Trafik hacmi ve dingil yüklerindeki bu aĢırı artıĢ, yol üst yapısını tahrip etmesi sebebiyle daha çok ve ağır araç taĢıyabilen yeni yolların yapımını sürekli olarak zorunlu kılmaktadır. Yeni yapılacak yolların güvenlik, estetik, konfor gibi faktörlere uygun inĢa edilmesi kaliteli yapı malzemesiyle mümkündür. Bu durumdan, yaĢam standartlarının yükselmesinin, ekonomiyi olumsuz etkileyebileceği sonucunu çıkarabiliriz.
Teknolojik geliĢmeler ve sanayileĢme ile paralel olarak yaĢanan hızlı kentleĢme ve nüfus artıĢı, tüm dünyada olduğu gibi ülkemizde de insan faaliyetlerinin çevre üzerindeki baskısını hızla artırmaktadır. Bu süreçte üretim ve pazarlama faaliyetlerindeki geniĢleme, doğal kaynakların daha yoğun kullanımını kaçınılmaz kılarken, sürekli artan tüketim eğilimi ile birlikte oluĢan atıklar da, hem miktar ve hem de zararlı içerikleri nedeniyle çevre ve insan sağlığını tehdit eder boyutlara ulaĢmıĢtır (SayıĢtay Dergisi 2007).
Dünyanın doğal kaynaklarının tükenmesine iliĢkin endiĢeler, 1992‟de Rio de Janeirod‟a yapılan BM Çevre ve Kalkınma Konferansında tarihte görülmüĢ en büyük devlet baĢkanları toplantısının yapılmasına yol açtı. Bu ve bunu izleyen diğer zirvelerin ardından, sürdürülebilir kalkınma ilkesi AB'nin Amsterdam AnlaĢması'na da dahil edilmiĢtir (Akbulut ve Gürer 2003).
Atık yönetimi, ülkemizde 1930‟lardan itibaren çok sayıda yasal düzenlemeye konu olmuĢ ancak o yıllarda yeterli düzeye ulaĢamamıĢtır. Bu yıllardan itibaren çevre alanında iĢlev üstlenen kurumların sayısı da sürekli artmıĢtır. ISO 14001:2004 Çevre Yönetim Sistemini etkin olarak uygulayan firmalarda atık yönetimi baĢarılı bir Ģekilde sonuçlanmaktadır. 2008 yılında yayınlanan Atık Yönetimi Genel Esaslarına ĠliĢkin Yönetmelik ile, atıkların değerlendirilmesi alanında önemli ölçüde ilerleme kaydetmiĢ durumdadır. AB mevzuatındaki
“Atık Yönetim Planı Hazırlanması-Metodolojik Kılavuzu” çerçevesinde, Ulusal Atık Yönetimi Planı kabul edilmesi sayesinde, Türkiye‟nin daha organize, entegre ve kurumsal yapısı oturmuĢ bir atık yönetim sistemine sahip olması hedefleniyor. Düzenli Depolama Direktifi‟ne uyum ise, Mart 2010‟da yürürlüğe giren Atıkların Düzenli Depolanmasına Dair Yönetmelik ile büyük ölçüde sağlanmıĢ bulunuyor. Türkiye‟nin Katılım Süreci için AB Stratejisi Eylem Planı‟nda, 2010-2011 döneminde Direktif‟e tam uyum amaçlanmıĢtır.
Atık Yönetim Sisteminde, ilk aĢama atığın oluĢmasının önlenmek olmalı, eğer bu sağlanamıyorsa atığın en aza indirilmesi amaçlanmalı. Daha sonra atığın tekrar kullanımı, eğer bu da mümkün olmuyorsa önce geri dönüĢüm ve sonra enerji geri kazanımı amaçlanmalı. Bu uygulanan yöntemlerden elimizde kalan atığa yada bu yöntemleri uygulayamadığımız atığa yapılacak en son iĢlem bertaraf etmektir. Bu da düzenli depolama, yakma gibi yöntemlerle mümkündür.
Türkiye Ġstatistik Kurumunun (TÜĠK) 2004 verilerine göre ülkemizde 34 milyon ton belediye atığı ve 17,5 milyon ton imalat sanayi atığı üretilmektedir. GeliĢmiĢ ülkelere, atıkların %35-45 civarındaki kısmı hariç, kalan kısmının tümüyle geri dönüĢtürülerek ekonomiye kazandırıldığı görülmektedir. Ülkemizde üretilen atıkların da yarısından fazlası geri kazanılabilir özelliklere sahip olmasına rağmen geri dönüĢ oranları çok düĢük düzeydedir. Ülke kaynaklarının verimli olarak kullanılması ancak atıkların geri dönüĢümünün sağlanmasıyla mümkündür. Bu Ģekilde ekonomiye de büyük bir katkı sağlanacaktır. Bir maddenin hammaddelerden yola çıkarak üretilmesinin, geri dönüĢümü sağlamıĢ maddelerden üretilmesinde daha ekonomik olduğu zaten bilinmektedir. Atıkların yeniden kullanımı yalnız hammadde kaynaklarının verimli kullanılması acısından değil, ülkemizde sıkıntısı çekilen enerji kaynaklarının da verimli kullanılmasını sağlayacaktır (Özata 2009).
ÇeĢitli ürünlerin üretilmesi sırasında fazla miktarda yan ürün veya atık oluĢmaktadır. OluĢan atıkların ilave ya da ikame edilerek diğer sektörlerin hammadde ihtiyacını karĢılaması hususunda günümüzde yoğun çalıĢmalar yapılmaktadır.
Asfalt betonunda boĢlukların doldurulması için filler malzemesi kullanılmaktadır. Ancak son yıllarda doğal güzelliklerin tahrip olmasıyla yeni düzenlemeler getirilmiĢ ve yerel yönetimlerin daha bilinçli davranması neticesinde taĢ ocaklarının açılması ve iĢletilmesi
giderek daha sıkı kurallara tabi olmaktadır. Bir çok taĢ ocağı kapatılmıĢ ve belediyeler ve karayolları filler bulmakta güçlük çekmiĢtir. Bu durum atıkların değerlendirilmesini bir kez daha gündeme getirmiĢtir.
Bu çalıĢmada bitümlü sıcak karıĢımlarda filler malzeme olarak kullanılan taĢ tozunun yerine alternatif malzemenin etkisinin incelenmesi amaçlanmıĢtır. Bu amaçla Ġzmir ÇĠMSTONE Fabrikasından getirilen granit atık çamurunun filler, 50-70 penetrasyonlu bitümlü bağlayıcı ve sürekli derecelenmiĢ granülometriye sahip kırmataĢ agregası ile bitümlü sıcak karĢım hazırlanmıĢ ve laboratuar ortamında deneylere tabi tutulmuĢtur. Laboratuarda standartlara uygun olarak farklı oranlarda bitümlü bağlayıcı ve filler kullanılmıĢtır. Marshall deneyi uygulanarak fillerin bitümlü sıcak karıĢımlara etkisi incelenmiĢtir. ÇalıĢmada granit çamuru kurutulup, öğütüldükten sonra 200 nolu elek altında kalan malzemenin bitümlü sıcak karıĢımlarda kullanılabilirliği araĢtırılmıĢtır. ÇalıĢma sonuçları bu atık maddenin filler malzemesi olarak bitümlü sıcak karıĢımlarda kullanılabileceğini göstermiĢtir.
1.1 ĠnĢaat Sektörü Açısından Geri DönüĢüm
Hammaddenin en çok tüketildiği sektörlerden birisi inĢaat sektörüdür. ĠnĢaat sektöründe; hammadde, enerji ve mekan kullanımı mümkün olduğunca en aza indirgenmeye çalıĢılmaktadır. Ayrıca ekonominin yanı sıra güvenlik ve estetik kuralları da göz ardı edilmemelidir, yani inĢaat sektöründe az maliyetle en yüksek fayda sağlamak önemlidir. Bu nedenlerden dolayı inĢaat sektöründeki en önemli sorunlardan birisi hammaddedir. Özellikle inĢaat atıklarının geri dönüĢüm sağlanarak tekrar inĢaatta kullanılması ekonomik olarak yarar sağlayacaktır.
Mimari ve peyzaj amaçlı yapılarda çok geniĢ Ģekil, renk, doku ve kaplama seçeneklerini uygulayabilmek için betonun sağladığı olanaklardan yararlanılır. Avrupa hazır beton sektörü, 12.000‟ı aĢkın faal tesiste yılda yaklaĢık 300 milyon metreküp beton üretmektedir. Yıllık hazır beton tüketimi 0.3-1.40 metreküp/kiĢi seviyesindedir. YaklaĢık 720 milyon ton malzemenin ve buna tekabül eden enerjinin kullanımı kuĢkusuz çevre bakımından çok önemli sonuçlar yaratmaktadır (Gürer vd. 2004). Yapıların yıkılması durumunda ortaya çıkan eski beton kırılarak yine beton agregası olarak kullanılabilir. Ayrıca oluĢan çok ince malzeme katkı maddesi olarak beton ve asfaltta, zemin iyileĢtirilmesi için inĢaat alt yapısında kullanılabilir.
Mermer atıklarının değerlendirilmesi konusundaki araĢtırmalara bakıldığında %60‟lara ulaĢan oranda atık ürünleri inĢat sektöründeki hammadde ihtiyacını karĢıladığını görürüz. Literatüre bakıldığında mermer parçalarının yol agregası olarak (Gürer 2005), mermer tozlarının asfalt betonunda filler malzeme olarak (Terzi 2000), yine zeminde iyileĢtirme amaçlı (Zorluer vd. 2003) ve betonda filler katkı maddesinin %10 oranında (Ünal vd. 2003) kullanılabilirliğinin araĢtırıldığı ve sonuçların olumlu olduğu görülmüĢtür. Mermer parçaları yine agrega olarak betonda, baraj ve yol zemininde dolgu malzemesi olarak kullanılabilmektedir.
Geri dönüĢümü mümkün olan diğer inĢaat malzemesi ise ahĢaptır. Günümüzde ahĢap yapılar özelliğini yitirse bile, betonarme yapılarda kalıp malzemesi olarak çok sık kullanılan yapı malzemelerinden birisidir. AhĢap atıklarının yeniden kullanılması sadece inĢaat sektörü açısından değil, aynı zamanda kağıt ihtiyacını karĢılamada da önemlidir. AhĢabın geri dönüĢtürülerek kağıt sanayinde kullanılması ormanların da koruma altına alınmasını sağlayacaktır.
Bir diğer yapı malzemesi asfalt kaplamaların da geri dönüĢümü önemlidir. Petrol ürünlerindeki artıĢ ve kaliteli agrega teminindeki zorluk göz önüne alınırsa bozulmuĢ kopmuĢ asfalt parçalarının tekrar iĢlenerek yine yol üst yapısında kullanılması ekonomik olarak büyük yarar sağlamaktadır. Geri dönüĢüm iĢlemleri kaplamanın kazınıp santrale götürüldükten sonra, yeniden iĢlemden geçirilip tekrar kaplama malzemesi haline dönüĢtürülmesiyle veya aynı sıcak veya soğuk karıĢım asfalttaki gibi özel ekipmanlar kullanmak suretiyle, yerinde kaplamayı kazıma, gençleĢtirme ve yeniden kaplamanın serilmesi Ģeklinde gerçekleĢtirilir. 1.2 Granit Atık Çamurunun OluĢumu ve Mineral Fillere DönüĢümü
Granit, yerkürenin milyonlarca yıl süren jeolojik oluĢum dönemlerinde kuvars, feldispat ve mika gibi çeĢitli minerallerin birleĢmesiyle oluĢmuĢ doğal magma kayalarıdır. Yapısının %92-95'ini elmas, safir ve topazdan sonra doğadaki en sert mineral taĢlardan biri olan kuvars (7 Mohs sertlik derecesin sahip), %5‟ini bağlayıcı ve pigmentler oluĢturur. Granit iĢlenerek daha çok dekoratif amaçlı yapı malzemesi olarak kullanılır. Ancak çoğu yapı malzemesinde olduğu gibi granitin iĢlenmesi sırasında da ortaya atık ürün çıkmaktadır. Estetik görünüm amacıyla üretilen granitten meydana gelen atık, arka planda pek estetik olmayan görüntülerin ortaya çıkmasına sebep olmaktadır.
Granitin iĢlenerek satıĢa sunulduğu fabrikalardan biri olan Ġzmir Çimstone Fabrikasının Çevre Mühendisinden edinilen bilgiye göre, granitten üretilen yapı malzemesinin üretimi, iĢlenmesi ve atık ürünün ortaya çıkıĢı Ģu Ģekilde oluĢur:
1. Farklı boyutlardaki kuvars tanecikleri polyester reçine ve pigmentlerle karıĢtırılıp vibrasyon, vakum ve basınç uygulamasına maruz kalacağı vibropres sistemiyle kompakt ve sert levha Ģeklinde yüzey malzemesi üretilir.
2. Estetik görünüm sağlamak amacıyla, karıĢıma aynı zamanda ayna kırıkları, renkli taĢ, deniz çakılları gibi katkı maddeleri de eklenir.
3. Levhaların yüzeyinin pürüzlüğü amaç edinildiği için yüzeye makinelerle parlaklık sağlanır.
4. Yüzey parlatma iĢlemi, levha yüzeyinin tahribatını önlemek amacıyla, levhaların makineyle temas eden yüzeyine kağıt serilerek gerçekleĢtirilir.
5. Atık ürün, makinenin levha yüzeyinde gezinerek parlaklığın sağlandığı sırada oluĢur. 6. Granitin sert yapısından dolayı parlatma iĢlemi, mermer kesilmesinde olduğu gibi sulu
çalıĢan mekanizmayla yapılır.
7. OluĢan atıklar, mekanizmadaki su yardımıyla yüzeyden atık haznesine, oradan suyun süzülmesi için baĢka mekanizmaya aktarılır.
8. Ġçerisindeki suyun tamamı süzülemediği için atık, çamur halinde depolanır.
Atık granit çamuru Resim 1.1‟deki gibi çamur halinde Afyon Kocatepe Üniversitesi Teknik Eğitim Fakültesi Yapı Eğitimi atelyesine getirilmiĢtir.
Resim 1.1 Granit Arıtma Çamuru
Çamur halindeki atık malzeme enerji tasarrufu ve hava Ģartlarının uygun olması sebebiyle güneĢ enerjisi ile kurutulmuĢtur (Resim 1.2).
Resim 1.2 Granit atık Çamurunun GüneĢ Enerjisi ile Kurutulması
Kuru haldeki granit atığı öğütücü ile öğütülerek toz haline getirilmiĢtir. 200 nolu elekten elenerek elek altı malzeme asfalt betonunda filler olarak kullanılmıĢtır (Resim 1.3).
2. GENEL BĠLGĠLER
Karayolunun tarihine bakıldığında, ilk yol izlerine Mısır‟da rastlanılmaktadır. Piramitlere ve diğer anıtlara gerekli yapı malzemesinin taĢınması iĢinin kolaylıkla yapılabilmesi için, malzeme taĢımaya yarayan yollar yapılmıĢtır. Yol konusundaki geliĢmeler, 18. yüzyılda Fransız mühendis Tresaguet‟in taĢ ve kırma taĢ yolların yapımı ile bakım konularında getirdiği yeniliklerle baĢlamıĢtır. 1775 yılında yazdığı Memoire adlı eseri ile yol mühendisliğinde ilk ciddi etütleri yapmıĢtır. Bu eser, temel kalınlıklarının seçiminde araba ağırlıklarının göz önüne alınması açısından önemlidir. Ayrıca yol yüzeyindeki taĢların aĢınması az olan sert taĢlardan seçilmesi hususunda titizlik gösterilmesi gerektiği de belirtilmiĢtir. Yüzeye yakın tabakalarda kullanılan taĢların, yolun dayanıklılığına ve uzun ömürlülüğüne etkisi fazla olduğundan, ortaya atılan bu fikir yol yapım tekniğinde önemli bir aĢama sağlamıĢtır. Ġlk modern asfalt yol 1852 yılında Paris ile Perpignan arasında yapılmıĢtır. 1836 yılında Ġngiltere‟ de yaya kaldırımlarında (Londra), 1838‟de ABD Philadelphia Ģehrinde yol yapımında asfalt kullanılmıĢtır. Bu yolların kaplamasında silindirleme yapılmamıĢ olup, 1854 yılında ilk defa asfalt kaplama yolların silindirlenmesine baĢlanmıĢtır. Ülkemizde ise karayolu yapımına Cumhuriyetin ilk yıllarından önem verilmeye baĢlanmıĢtır. Bu nedenle 1929 yılında Nafia Vekaletine bağlı “ġose ve Köprüler Reisliği” kurulmuĢ ve yol kanunu çıkarılarak yol çalıĢmalarına hız verilmiĢtir. Ancak uzun bir savaĢ döneminin yarattığı kaynak yetersizliği daha sonra gelen II. Dünya SavaĢı, çalıĢmaların istenen düzeye çıkmasını engellemiĢtir. Ġkinci Dünya SavaĢı‟ nın bitiminden hemen sonra motorlu taĢıt sayılarında önemli artıĢlar olmuĢtur. ĠĢte motorlu taĢıt sayılarındaki ani artıĢlar ülkemizde karayolu çalıĢmalarının yeni bir biçimde ele alınmasını gerekli kılmıĢ ve 01.03.1950‟ de Karayolları Genel Müdürlüğü kurularak, karayolları ile ilgili tüm çalıĢmalar bu kuruluĢa devredilmiĢtir. Bu dönemde Marshall yardımıyla gerekli makine parkı sağlanmıĢ ve yeni teknolojik uygulamalara imkan verecek yol çalıĢmaları hızla baĢlatılmıĢtır. Ancak Karayolları Genel Müdürlüğü ülkemizdeki ilk yol çalıĢmalarına, yol standartlarından ziyade, “tekerlek dönsün” sloganı ile baĢlamıĢ ve daha sonra açılan bu yollarda standart yükseltme ve iyileĢtirme çalıĢmalarına geçilmiĢtir (Ilıcalı 1988).
Karayolları yapısı, önceden belirlenen geometrik standartlara uygun olarak saptanmıĢ olan bir güzergah boyunca, doğal zeminin istenilen yükseltilere getirilebilmesi ve üzerinde motorlu taĢıtların istenilen hız, güvenlik ve konfor koĢullarında hareketlerinin sağlanabilmesi amacıyla inĢa edilen yapıların tümüdür. Karayolu yapısı, görevi, yapım sırası ve özellikleri açısından
alt ve üst yapı olarak iki ayrı bölümde incelenebilir.
Karayolunda tesviye yüzeyi ile doğal zemin çizgisi arasındaki bölgeye “Karayolu Altyapısı” adı verilir. Altyapı, yolun dolgu kesimlerinde dıĢarıdan getirilen toprak ile oluĢturulmuĢ bir toprak gövde, yarma kesimlerinde ise doğal zemindir. Altyapının görevleri; istenilen kotta düzgün bir yüzey sağlamak, üstyapı tarafından istenilen yükleri daha geniĢ bir alana yaymak ve az da olsa, yolu dıĢ etkilerden korumaktır. Bu görevleri yerine getirebilmesi için, trafik yükleri, don ve su etkilerine karĢı dayanıklı olması gerekir. Altyapının oluĢturulmasında, bitkisel toprak, çürük zemin ve sıkıĢtırılmaya elveriĢli olmayan zeminlerin kullanılmaması gerekir. Bu nedenle altyapıyı oluĢturan zemin özelliklerinin çok iyi etüt edilmeleri gerekmektedir.
Altyapıyı korumak taĢıtlardan kaynaklanan dingil yüklerini altyapının taĢıyabileceği değere indirmek, ve düzgün bir yuvarlanma yüzeyi sağlamak amacıyla altyapı üzerine yerleĢtirilen çoğunlukla alttemel, temel ve kaplamadan oluĢan tabakalı yol yapısına “Karayolu Üstyapısı” adı verilir.
Üstyapılar, kaplama tabakasında kullanılan malzemelerin türlerine, özelliklerine ve yapım yöntemlerine göre rijit ve esnek üstyapı olarak iki ana gruba ayrılmaktadır. Ülkemizdeki yolların neredeyse tamamı esnek üstyapıdan oluĢmaktadır.
Esnek kaplamalar, taĢıtlar için gerekli performansa ve taĢıtların yarattığı gerilmelere karĢı yeterince stabiliteye sahip olacak Ģekilde farklı özelliklere sahip farklı tabakalardan yapılan çok tabakalı esnek bir yapıdır. Tabakaların tipleri ve kalınlıkları yolun sahip olduğu trafiğin hacmi, zeminin taĢıma gücü, çevresel faktörler, kullanılan malzemenin mekanik özellikleri, v.b. hususlar göz önüne alınarak saptanır.
Alttemel Tabakası, tesviye (sıkıĢtırılmıĢ taban zemini) yüzeyi üzerine serilen ve genellikle kum, çakıl, taĢ kırığı, yüksek fırın cürufu gibi taneli malzemeden inĢa edilen tabakadır. Zeminlerin don kabarması veya ĢiĢme ve büzülme gibi hacim değiĢimlerine karsı koymak, kaplama altında gerekli drenajı sağlamak, kaplamanın tasıma gücünü artırmak, vb. nedenlerden ötürü kaplamaların en altında alttemel tabakası yapılır.
banketlere temel teĢkil etmek üzere granüler malzemelerden bağlayıcılı ve bağlayıcısız olarak farklı kalınlıklarda ve farklı tabakalar halinde yapılan tabakadır. Bu tabakanın baslıca görevi kaplamadan gelen trafik yükünü taban zeminine yaymak, kaplamalar için gerekli stabiliteyi ve drenajı sağlamaktır.
Kaplama Tabakası, taĢıtlara uygun bir yuvarlanma yüzeyi sağlamak, trafiğin aĢındırma etkilerine karĢı koymak ve yapıya sızan yüzeysel su miktarlarını ve temel tabakasına iletilen kayma gerilimlerini azaltmak amacı ile temel tabakası üzerine inĢa edilen bir tabakadır.
ġekil 2.1‟de görüldüğü gibi, yol üstyapılarında en yüksek gerilmeye maruz kalan tabaka en üst tabakası olan aĢınma tabakasıdır. Bu sebeple aĢınma tabakasında kullanılacak olan malzeme diğer tabakalara göre daha üstün fiziksel ve mekanik özelliklere sahip olmalıdır.
ġekil 2.1 Tipik Bir Yol Üstyapı Kesiti ve Gerilme Dağılımı (Çetin 2007)
2.1 Bitümlü Sıcak KarıĢımlar
Karayolu kaplamalarının yaklaĢık %13‟ü Bitümlü Sıcak KarıĢım (BSK) olarak yapılmıĢtır. Bitümlü sıcak karıĢım, oranları belirlenmiĢ bitümlü bağlayıcı, agrega ve fillerin sıcaklık, nem faktörlerine dikkat edilerek karıĢtırılmasıyla elde edilen yol kaplama malzemesidir. Bitümlü sıcak karıĢım, ġekil 2.2‟deki gibi üç fazdan oluĢmuĢ bir sistem gibidir.
P Temel Tabakası Tabakası Alt Temel Zemin Binder Tabakası AĢınma Tabakası P1 P Tabakası
ġekil 2.2 Bitümlü sıcak karıĢımın yapısı (Ceylan, 2006)
Bitümlü sıcak karıĢımların baĢlıca hammaddesi agregadır. Bağlayıcısız temel ve alttemel tabakalarının tamamı, bitümlü sıcak karıĢımların ağırlıkça %90-95‟i ve hacimce %80-85‟i agregadır. ÇalıĢmada kullanılan tek tip agrega boyutuna göre 4.76 mm‟lik elek üstünde kalan iri agrega ve 4.76 mm-0.074mm elekler arasında kalan ince agrega olarak ikiye ayrılır.
Mineral filler, tamamı 0.425 mm elekten geçip, ağırlıkça en az %70‟i 0.075 mm elekten geçen malzeme olarak tanımlanmaktadır. Filler malzemesi, asfalt karıĢımların ana bileĢenlerinden biri olarak dikkate alınır.
Bitümlü karıĢımlar, agrega ve uygun oranda katılan bitümlü bağlayıcılar ile elde edilir. Bitümlü karıĢımların kohezyonu bitümlü malzemeler tarafından sağlanırken agrega ise karıĢımın içsel sürtünme direncinden ve stabilitesinden sorumludur (Tunç 2001).
2.2 Asfalt Betonunda Mineral Filler
Mineral filler, 0,075 mm‟lik elekten geçen agrega malzemesi olarak tanımlanır. Ancak 0,075 mm‟den daha ince olan malzemelerin hepsi filler görevi görmeyebilirler. Filler malzeme mineral agreganın bir elemanı gibidir ve bu durum mineral fillerin bitümlü sıcak karıĢımın yük taĢıma ve stabilite özelliklerinden direk olarak sorumludur.
Agregaların konkasör tesislerinde (aynı zamanda araĢtırma laboratuarlarında) kırımı esnasında üretilen taĢtozu asfalt karıĢımlarda kullanılan filler malzemesi yerine kullanılmaktadır. Ayrıca sönmüĢ kireç (soyulma önleyici olarak da kullanılır) portland çimentosu, uçucu kül, yüksek fırın cürufu, ve lös yeterli taĢ tozu olmadığı durumlarda filler malzeme olarak kullanılmaktadır (Tapkın 2008).
Mineral fillerin karıĢımdaki önemi, aslında toplam agreganın çok küçük yüzdesini oluĢturmasına karĢı, yüzey alanın çok büyük olmasından kaynaklanmaktadır. Bazı durumlarda, asfalt kaplamada mineral fillerin eklenmesiyle bitüm ihtiyacında bir azalma görülebileceği gibi (agrega kütlesindeki boĢlukların daha verimli bir Ģekilde doldurulmasından dolayı) baĢka durumlarda efektif yüzey alanındaki artıĢtan dolayı daha fazla bitüm gereksinimi gözlemlenebilir (Tapkın 2008).
Filler, karıĢımlarda ince agrega oranını artırmak, boĢluk miktarını azaltmak, asfalt betonunun dayanımını artırmak ve yüksek sıcaklıklarda asfalt betonunun deformasyona karĢı dayanımını artırmak için kullanılmaktadır. BoĢluk doldurucu bir özelliğinden dolayı stabiliteyi etkiler. Asfalt-agrega karıĢımlarında agreganın belirli bir miktar filler ihtiva etmesi, arzu edilen karıĢım özelliklerini ve performansı sağlamak için Ģarttır (Acar ve Tapkın 1998).
Mineral filler malzemesinin özellikleri, onun asfalt betonunun performansını geliĢtirmedeki potansiyelini tespit etmek, özellikle de sıcak karıĢımın stabilitesini ve durabilitesini artırarak ötelenme ve tekerlek izi oluĢumu ile ilgili sorunları azaltmakta da rol oynamaktadır. Belirli mineral filler malzemelerinin kullanımı, asfalt betonundaki tekerlek izi derinliği, rijitlik ve gerilme artıĢı üzerinde olumlu bir değer artıĢı sağlar (Suhaibani et al. 1992). Ayrıca kalıcı deformasyon, yorulma çatlağı ve nem hasarına karĢı olumlu bir etkiye sahiptir.
Bitümlü sıcak karıĢımlardaki filler kaba kum ile agrega parçacıkları arasında oluĢan boĢlukları doldurur nitelikte görev üslenmektedir. Bu kavram kaba fraksiyonun dane boyutunu tanımlamaya çalıĢana kadar kulağa hoĢ gelmektedir. Ancak boĢlukları dolduran ya da oluĢturan tek bir dane boyutundan söz etmek imkansız gibidir (Tapkın 1998).
Agregaları saran bitüm film kalınlığından daha kalın olan filler kısmı agregaların birbirine kenetlenmesinde önemli rol oynar. Bitüm film kalınlığından ince olan filler kısmı da bitüm içinde asılı kalır ve karıĢımın bağlayıcılık özelliğinde rol oynar. Filler bitümü genleĢtirebilir ve böylece karıĢımdaki efektif asfalt miktarını artırır. Bitüm içerisindeki fillerin iki tip sertleĢtirici etkisi vardır:
1) Fillerin hacmi kaplamadan kaynaklanan ve göreceli olarak küçük olan etki
2) Bitüm ve fillerin yüzeyi arasındaki fiziko-kimyasal etkileĢimden kaynaklanan ve göreceli olarak büyük etki (Tapkın 1998).
Mineral filler köĢeli olmalı, asfalt betonu içerisindeki boĢlukları doldurabilmesi için uygun gradasyona sahip olmalı ve aynı zamanda 0,001 mm‟den ince boyutlu daneler de içermelidir. Dane Ģekli mineral fillerin etkisi üzerinde önemli rol oynar. KöĢeli Ģekiller, ince, düz ve uzun parçacıklardan daha çok arzu edilir. Mineral filler içindeki istenmeyen Ģekilli parçacıkların oranı artarsa mineral fillerin kalitesi düĢer. Toprak, kil, organik ve zararlı maddeler ihtiva etmemeli ve kolayca akacak kadar da kuru olmalıdır. (Ağar ve Umar 1991).
Filler kimyasal bakımdan atıl olmalı, yani bitümlü malzeme ile reaksiyona girmemelidir. Ayrıca, bitümlü karıĢımın yapıldığı sıcaklıkta bir değiĢikliğe uğramamalı, bağlayıcıya karĢı iyi bir yüzey adezyonu göstermelidir (Ağar ve Umar 1991).
Filler, bitümlü sıcak karıĢımın yorulma süresi ve plastik davranıĢını da etkilemektedir. KarıĢımdaki bitümlü bağlayıcı ve agreganın seçiminde ve karıĢımın hazırlanıp yola serilmesi süresinde yeterli özen gösterilmesi, Ģekil değiĢtirmelere karĢı dayanıklı bir bitümlü kaplama elde edebilmek için oldukça önemlidir.
Fillerin, karıĢım içerisindeki oranı iyi ayarlanmalıdır. Genellikle bitümlü karıĢım içinde % 3 ile % 9 oranları arasında kullanılır. Belli bir orana kadar filler, boĢlukları doldurduğu için, ince agrega gradasyonunu değiĢtirir ve böylece agrega danecikleri arasında daha fazla temas noktası sağlayarak daha yoğun karıĢımların elde edilmesinde rol oynamaktadır. Bunun yanı sıra, bitüm ile birlikte ince agregaya karĢı kayganlaĢtırma ve bağlayıcı etkisi göstererek harç elde etmeyi sağlar (Ağar ve Umar 1991).
Filler (doğal ya da suni) bitümlü sıcak karıĢımların özelliklerini Ģöyle etkilemektedir. Filler ; - asfalt betonunu sertleĢtirebilir
- asfalt betonunu genleĢtirebilir
- asfalt karıĢımın neme dayanıklılığını etkiler
- asfalt karıĢımın yaĢlanma özelliklerini etkiler
- asfalt karıĢımın iĢlenebilirlik ve sıkıĢtırılabilirlik özelliklerini etkiler (Tapkın 1998).
olarak Kalker (kireçtaĢı) kullanılmaktadır. TaĢ tozu, mermer tozu, kalker tozu, portland çimentosu, cüruf tozu , uçucu kül, lös ve sönmüĢ kireç çok sık kullanılan mineral filler malzemeleridir (ASTM D 242 1992).
Asfalt kaplamalarda filler yerine alternatif filler malzeme kullanılması günümüze kadar bir çok çalıĢmada incelenmiĢtir. Bu çalıĢmalardan bazıları aĢağıdaki gibidir.
“Fillerin önemini tanımlayan ve farkına ilk varan 1893‟lerde Clifford Richardson‟dur. Birbiriyle değiĢtirilebilen filler ve toz terimlerini kullanmıĢ ve „gerçek toz‟ un önemini vurgulamıĢtır. Richardson tarafından filler olarak önerilen performansı yeterli malzemeler: Portland çimentosu, kireçtaĢı, killi Ģist ve kildir. Tatmin edici olmayan veya değeri sorgulanabilen malzemeler ise: ġeker pancarı fabrikaları kireci, marn (yüksek kalsiyumlu kil), silika, kostik veya sönmüĢ kireç ve doğal hidrolik çimentodur (Tunnicliff 1962)” (Terzi 2000).
“Dukatz and Anderson (1970), iki farklı kaynaktan elde edilen asfaltın mekanik özelliklerinde sekiz farklı mineral fillerin etkilerini incelemiĢlerdir. Asfalt-mineral filler karıĢımları, iki farklı filler-asfalt oranında hazırlanmıĢtır. Bu karıĢımlar üzerinde dört sıcaklıkta plaka viskozimetresi deneyleri yapılmıĢtır. Farklı mineral filler malzemeleri, asfalt çimentosuna karıĢtırıldığında farklı rijitlik etkileri gösterdiğini, karıĢımlara eklenen mineral fillerin Marshall stabilite ve hava boĢluğunu etkilemediğini bulmuĢlardır (Terzi 2000)”.
“Ishai et al. (1980), optimum mekanik davranıĢ ve optimum bitüm içeriği gibi bitümlü karıĢımların optimal davranıĢlarını belirlemede mastik ve fillerin temel özelliklerini incelemiĢlerdir. Sonuçta, karıĢımların davranıĢında diğer etkiler ile ilgili olarak fillerin sınıflandırılması için temel nicel kriter önerilmiĢtir. Altı çeĢit filler araĢtırmada kullanılmıĢtır. Bunlar cam parçacıkları, dolomit, kumtaĢı, bazalt, kireçtaĢı ve hidrate kireçtir (Terzi 2000).” “Puzinauskas (1983), filler-asfalt karıĢımının özellikleri, yol karıĢımlarının davranıĢı ve özellikleri üzerine mineral fillerin etkilerini araĢtırmıĢtır. Bu amaçla dört farklı mineral filler (kireçtaĢı tozu, kaolin kili, fuller toprağı ve kısa-lif asbest) kullanmıĢtır. Bitüm malzemesini sabit tutmuĢ, üç ayrı agrega (kum, volkanik kaya ve kireçtaĢı), kullanmıĢtır. Dört farklı mineral fillerin etkilerinin değerinin ölçülmesi için yaygın olarak kullanılan Marshall karıĢım tasarımı, asfalt yol karıĢımının fiziksel özelliklerinin belirlenmesinde kullanılmıĢtır. Bu testler
için her bir numunenin hazırlanmasında Marshall tokmağı ile 50 düĢüĢ kullanılarak numuneler sıkıĢtırılmıĢtır. AraĢtırmacı bu çalıĢmasında, aĢağıdaki sonuçlara ulaĢmıĢtır.
1. Çoğu kez, yolun yoğunluk ve dayanıklılık gibi özelliklerini iyileĢtirmek için mineral fillere ihtiyaç duyulur.
2. Mineral filler asfalt karıĢımlarında iki rol oynar. Birincisi, mineral agregaların bir parçasıdır. Ġkincisi ise, büyük agrega parçaları arasında temas sağlar ve boĢlukları doldurur. 3. Bitüm içerisine normalden daha az mineral filler karıĢtırıldığı zaman, asfaltın düktilite, penetrasyon ve viskozite özellikleri önemli düzeyde değiĢiklik gösterir.
4. Gerçek asfalt karıĢımlarda genellikle kullanılan filler miktarı, çevre sıcaklıklarında filler asfalt karıĢımlarının düktilitesi sıfır değerine yaklaĢır.
5. Viskozite ölçümleri, yol kaplama malzemesi inĢası ve kullanımında fillerin güvenilebilirliğinin belirlenmesini sağlar. Filler tipi ve miktarına bağlı olarak, yüksek sıcaklıklarda filler asfalt karıĢımlarının viskozite değerleri, çok geniĢ bir alanda değiĢebilir.
6. Deneyler, yoğun asfalt karıĢımları elde etmek için ihtiyaç duyulan sıkıĢtırma enerjisi ve binder viskozitesi arasında önemli ve iyi bir korelasyonun varlığını göstermiĢtir. Bu testler, yüksek viskoziteli filler asfalt karıĢımları içeren binder tabakasının sıkıĢtırılabilmesi için aynı zamanda yüksek sıcaklığa ihtiyaç duyulduğunu göstermiĢtir” (Terzi 2000).
“Akili and Courval (1987), üç farklı mineral filler (çimento, hidrate kireç ve ezilmiĢ kireçtaĢı tozu) kullanmıĢlardır. Yükleme süresi, sıcaklık ve kükürt/asfaltın (K/A) ağırlık oranı değiĢkenler olarak seçilmiĢtir. K/A binderleri ile hidrate kireç fillerinin, kireçtaĢı tozu veya çimento ile hazırlanan binderlerden daha yüksek dayanım ve viskozite özelliği gösterdiğini bulmuĢlardır (Terzi 2000).”
Anderson et al. (1992), çalıĢmasında asfalt betonunda ve filler katkılı asfaltta yedi farklı kaynaktan aldığı toz numunelerini, farklı oranlarda mineral filler olarak kullanmıĢtır. Asfaltın davranıĢının yorulma deneyi ile değerlendirildiğini belirttiği için bu deneyin eğilme yorulması nedeniyle kırılma meydana gelmesine neden olduğundan baĢarısız olduğunu düĢünmüĢtür.
Suhaibani et al. (1992), asfalt betonunda oluĢan tekerlek izi derinliğinde filler tipi ve içeriğinin etkisini araĢtırmıĢlardır. Tekerlek Ġzi Deneyi (Whell Tracking Test) tekerlek izi derinliğinde bu karıĢımların etkilerinin araĢtırılmasında kullanılmıĢtır. KarıĢımların mekanik
özelliklerinin incelenmesinde, Hveem stabilite ve Marshall stabilite, esneklik modülü, indirekt çekme dayanımı, deneyleri kullanılmıĢtır. Bu çalıĢmanın sonuçları, tekerlek izi derinliği üzerinde, deneyde kullanılan karıĢımların portlant çimentosu, hidrate kireç ve kireçtaĢı tozunun etkisi olduğunu göstermiĢtir.
Shahrour and Saloukeh (1992), çimento, hidrate kireç ve sodyum silikatı asfalt karıĢımda filler olarak kullanmıĢtır. DeğiĢik filler malzemeleri, bitüme ağırlıkça 0,5 ve 1,5 oranlarında ilave ederek asfalt karıĢımı hazırlamıĢ ve yaptığı deneyler sonucunda bitümlü karıĢımlarda filler miktarı ve farklı tiplerinin performansını değerlendirmede kullanılmıĢtır. DeğiĢik filler malzemelerinden farklı sonuçlar elde etmiĢlerdir.
“Tyson (1993), kömür tozunun kullanım alanları hakkında bilgi vermiĢ ve kömür tozunun bitümlü karıĢımlarda mineral filler olarak kullanılabileceğini göstermiĢtir” (Terzi 2000). Lav and SütaĢ (1993), çalıĢmalarında, bitümlü karıĢımlarda filler malzemesi olarak kullanılan taĢ tozu ve Portlant çimentosunun yanı sıra sülfürik asit üreten fabrikaların yan ürünü olan Pirit kalsinesinin de yer alabileceği düĢünerek, Ģartnamelere uygun Marshall numuneleri hazırlamıĢtır. Marshall stabilite-Ģekilde deneyi sonucunda Pirit kalsinesinin diğer filler malzemesi gibi esnek yol kaplamalarında kullanılabileceği kanısına varılmıĢtır.
“Sayed et al. (1995), Bahreyn' de kullanılan bitümlü yol karıĢımlarında mineral filler olarak pis su atığı külünün kullanılmasını araĢtırmıĢlardır. Atıkların kimyasal ve fiziksel özellikleri araĢtırılmıĢ, atık içeren asfalt betonu karıĢımlar hazırlanmıĢtır. Marshall deney metodu asfalt
betonunda filler olarak atığın uygunluğunun değerlendirilmesinde kullanılmıĢtır.
Değerlendirme parametreleri, sıkıĢmıĢ karıĢım yoğunluğu, karıĢımda hava katkılarının yüzdesi, mineral agregalarda boĢluk yüzdesi, bitüm ile dolu boĢluk yüzdesi, Marshall Stabilitesi ve akmadır. Optimum bitüm oranı ile hazırlanan numuneler, Bahreyn'de hakim olan yüksek sıcaklılarda karıĢımın çevre sıcaklığından etkilenme durumunun belirlenmesinde kullanılmıĢ, 70 ºC ve 80 ºC'de akma ve stabilite değeri belirlenmiĢtir. Atık madde içeren numunelerin Bahreyn standart Ģartnamesinin minimum stabilite değerini sağladığı görülmüĢtür (Terzi 2000).”
ve bitümlü karıĢımın kohezyonuna etkisini incelemiĢlerdir. Sonuçta, TS - 1900'e uygun olarak No.40 (0.42 mm) eleği geçen kısmına uygulanan Likit Limit ve Plastik Limit deneyleri ile bulunamayan düĢük plastisitelerin, malzemenin No.200 (0.075 mm) eleği geçen kısmına uygulanması ile belirlenebileceği, karıĢımında kil bulunması durumunda suyla yeterli bir süre temas etmeyen (koĢullandırılmamıĢ) numunelerle kilin olumsuz etkisinin gözlenmediği, suyla daha uzun bir süre (çalıĢmada 60 ºC‟de, 72 saat) temas eden karıĢımlarda ise yüksek plastisitelerde Marshall stabilitesi ve indirekt çekme mukavemetinde azalmalar olduğu görülmüĢtür.
Mogawer and Stuart (1996), çalıĢmalarında asfalt betonunda üç Avrupa ülkesinden elde edilen sekiz farklı mineral filler kullanmıĢlardır. KarıĢımlar için, mastiklerin akması akma deneyi kullanılarak, tekerlek izi deneyleri Fransız yol tekerlek izi deneyi kullanılarak, düĢük sıcaklık çatlağı indirekt çekme deneyi kullanılarak, uygulanabilirlik ASTM D 4867 metodu kullanılarak denenmiĢtir. Yaptığı deneyler kaliteli ve kalitesiz mineral fillerin stone asfalt karıĢımların performansını etkilemediği ortaya çıkmıĢtır.
Güngör (1996), esnek yol üst kaplamalarında AfĢin Elbistan uçucu külünün filler malzemesi olarak kullanılmasını araĢtırmıĢtır. Filler olarak taĢ tozu, portlant çimentosu ve uçucu kül kullanılmıĢtır. Marshall deneyi yapılmıĢ, optimum bitüm yüzdesi, bağlayıcı ile dolu boĢluk yüzdesi, boĢluk yüzdesi, akma ve stabilite değerleri elde edilmiĢ ve sonuçlar birbiriyle karĢılaĢtırılmıĢtır. Sonuçta uçucu külün esnek üst yapılarda filler malzemesi olarak kullanılabileceği kanısına varılmıĢtır.
KaraĢahin vd. (1997), Isparta Belediyesi'nin asfalt betonu üretiminde kullandığı kaba agregalar, ince agregalar ve filler malzemeleri kullanarak Marshall numuneleri hazırlamıĢ, Marshall stabilite deney aletinde kırmıĢlardır. Benzer olarak ISBAS Ģirketinden pomza numunesi alınmıĢ ve Isparta Belediyesi'nin kullandığı normal filler yerine pomzadan elde edilen filler kullanılmıĢtır. Deney sonuçlarına göre, pomza filler olarak kullanıldığında bağlayıcı olarak daha fazla bitüm kullanılması gerektiği halde, normal fillere göre daha büyük stabilite değeri elde edilmiĢtir.
Çetin (1997), endüstriyel atıkların değerlendirilmesini incelemiĢ ve asfalt betonunda kül, petrollü sondaj atıkları, mermer tozu, lastik parçaları portland çimentosu ve kireci mineral filler olarak kullanılarak Marshall stabilite-akma, indirek çekme, serbest basınç ve su hasarı
deneyleri yapılmıĢtır. Sonuçta bütün atıklar için farklı sonuçlar bulmuĢ, kül ve mermer tozunun asfalt betonunda kullanımında hiçbir sakınca olmadığını savunmuĢtur.
Chen et al. (1998), mastik asfalt karıĢımlar üzerinde deneyler yapmıĢlardır. Direkt çekme testi deney sonuçlarına göre, karıĢımda filler içeriği arttığında, çekme dayanımının da arttığını göstermiĢtir. Buna bağlı olarak, asfalt ile mineral filler arasında iyi bir adezyon oluĢtuğunu belirtmiĢtir. Bununla beraber asfalt-mineral filler mastik karıĢımlarının çekme dayanımı, filler parçacıklarının boyutunun artması ile azaldığını göstermiĢlerdir.
Acar vd. (1998) aĢınma tabakasında kullanılan standart karıĢımlardaki filler yerine çeĢitli oranlarda portland çimentosu kullanılarak hazırlanan numuneleri test ederek, stabilite ve akma özellikleri açısından değerlendirilmiĢtir. Ayrıca indirek yorulma testi yaparak sonuçlar karĢılaĢtırılmıĢtır. Sonuçta Marshall ve indirek çekme deneylerine göre portland çimentosunun doğal fillerden daha üstün özellik gösterdiğini savunmuĢtur. Ancak bu uygulamanın tavsiye edilmesi için daha kapsamlı araĢtırmalar ve ekonomik değerlendirmelere ihtiyaç duyulduğunu belirtmiĢtir.
Vassıladau (1999) araĢtırmasında kömür küllerinin asfalt betonu karıĢımlarda filler agrega olarak kullanıldığı zaman ortaya çıkan etkileri göstermektedir. DeğiĢen oranlarda kömür külü karıĢımlarda kullanılmıĢtır (0, %6, %8). Çekme mukavemeti gibi fiziksel özellikler ölçülmüĢ ve statik analizleri yapılmıĢtır. Sonuçta gözlenmiĢtir ki filler olarak kömür kullanılması stabilite üzerinde olumlu etkiler yapmaktadır.
Terzi (2000), çalıĢmasında mermer toz atıklarının asfalt betonunda filler malzemesi olarak kullanılmasını araĢtırmıĢtır. Tas tozu yerine mermer tozu kullanılması hem Marshall deney sonuçları hem de plastik deformasyon deney sonuçları dikkate alındığında önemli bir farklılık göstermemektedir. Dolayısıyla, mermer tozunun filler malzemesi olarak bitümlü karıĢımlarda değerlendirilebileceği kanaati oluĢuĢtur. Terzi; çalıĢmasında mermer toz atıklarının asfalt betonunda filler malzemesi olarak kullanılmasını araĢtırmıĢtır. Tas tozu yerine mermer tozu kullanılması hem Marshall deney sonuçları hem de plastik deformasyon deney sonuçları dikkate alındığında önemli bir farklılık göstermemektedir. Dolayısıyla, mermer tozunun filler malzemesi olarak bitümlü karıĢımlarda değerlendirilebileceği kanaati oluĢmuĢtur.
kullanarak soyulma ve Marshall stabilite deneyleri uygulamıĢtır. Sonuçta kirecin mineral filler gibi davranarak asfalt çimentosunu ve karıĢımın sertliğini artırdığı, soyulma deneyindeki olumlu sonuca göre kirecin, sıcak karıĢımlarda suya karĢı hassasiyetini azalttığı, farklı oranlarda akma ve stabiliteyi farklı etkilediği ancak bütün oranlarda Ģartnamedeki değeri sağladığı, sık bakım ve onarım dolayı ülke ekonomisine katkısının olabileceğini belirtmiĢtir. Ancak soyulma üzerine etkisinin kesinliği için farklı tip agregalarda denenmesi gerektiğini söylemiĢtir.
ġengöz vd. (2002), shingle (çatı örtüsü) atığının yol üst yapısında filler olarak kullanımını araĢtırmıĢtır. KarıĢımlarda bitüm miktarını değiĢtirmeden %1-5 oranlarında filler olarak shingle atığı kullanmıĢtır. Marshall stabilite deneyi sonucunda shingle atığının asfaltta kullanımının ekonomik açıdan da uygunluğunu bildirmiĢtir.
Ahmed vd. (2006) atık kullanarak mineral fillerin asfalt karıĢın mekanik özellikleri üzerinde etkilerini araĢtırmıĢtır, ve sonuçta çimento tozu yerine kireç tozunun kullanılabileceğini belirtmiĢtir.
EkĢioğlu (2006), mermer tozu, uçucu kül, fosfojips ve cam tozu gibi endüstriyel atıkların yol üst yapısındaki etkisini araĢtırmak için asfalt betonunda %0-7 arasında filler malzeme olarak endüstriyel atıkları kullanmıĢtır. Hazırlanan numunelere uygulanan Marshall stabilite-akma ve koĢullandırılmıĢ Marshall deneyleri sonunda endüstriyel atıkların filler malzemesi olarak yüksek sıcaklık ve değiĢen kür Ģartlarında asfalt betonunda kullanılabileceğini savunmutur. Ceylan (2006), çalıĢmasında bitümlü sıcak karıĢımlarda filler olarak kullanılan Carboniferous-Triassic kayaç tozlarının (mor filler) etkisi incelenmiĢtir. % 3,5, 4,0, 4,5 ve 5,0 bağlayıcı oranına karĢılık % 4, 6 ve 8 filler oranında numuneler hazırlanmıĢ ve bu numuneler Marshall deneyine tabi tutularak mor fillerin karıĢıma etkisi incelenmiĢtir. Sonuçta kontrol karıĢımlarla kıyaslandığında düĢük stabilite göstermesine karĢın Ģartnamedeki değere uyduğu, düĢmenin istenilen durumda olduğu, karıĢım sırasında bitümü daha çabuk absorbe ettiği kanaatine varılmıĢtır. Ancak kimyasal reaksiyon, farklı bitüm oranı ve dayanıklılığına etkisi açısından geniĢ kapsamlı araĢtırma yapılması gerektiğini belirtmiĢtir.
Ahmedzade vd. (2007), filler yerine kullanılan siyah karbonun asfalt karıĢımların mekanik özellikleri üzerindeki etkisini araĢtırmıĢtır. Sonuç olarak asfalt betonunda filler olarak siyah
karbonun kullanılmasının, karıĢımların mekanik özelliklerini geliĢtirdiği ve siyah karbonun bitümlü sıcak karıĢımlarda kullanılabilirliği tespit edilmiĢtir.
Çağlar (2007), çalıĢmayı endüstriyel katı atık malzemelerin performansları bakımından teknik avantajlarını tanıtmak ve yalnızca bir atık maddesi olarak bilinen bu malzemelerin aslında yol malzemeleri olarak değerlendirildiğinde elde edilecek çevresel, ekonomik ve teknik faydaları belirtmek için yapmıĢtır ve sonuçların olumlu olduğunu belirtmiĢtir.
Tapkin (2008), asfalt karıĢımda mineral fillerin yerine uçucu kül kullanarak çalıĢma yaptı. Yaptığı deneyler sonucunda uçucu külün asfalt betonunun mekanik özelliklerini olumlu etkilediğini saptadı ve filler yerine uçucu külün kullanılabilirliğini savundu.
Hwang et al. (2008) asfalt karıĢımda mineral filler malzemesi olarak atık kirecin potansiyel kullanımı araĢtırılmıĢtır ve sonuçta atık kirecin filler olarak kullanılması sonucu asfaltta deformasyon özellikleri, sertlik ve yorgunluk dayanıklılığı olumlu etkilediğini belirtmiĢtir.
Eren (2008), çalıĢmada, asfaltiti asfalt betonunda filler malzemesi olarak kullanılması durumunda karıĢım performansına etkisi araĢtırılmıĢtır ve üretilen Marshall numunelerinin optimum bitüm oranları Marshall deneyi ile belirlemiĢ ve karıĢımların mekanik özellikleri Marshall stabilite, dolaylı çekme ve su hasarı deneyleri yapılarak değerlendirmiĢtir. Bununla birlikte karıĢımların yoğunluk-boĢluk özellikleri karĢılaĢtırmalı olarak irdelemiĢtir. Kalkerli numunelerle karĢılaĢtırılması sonucu asfaltitin bünyesindeki bitüm nedeniyle karıĢımdaki bitüm oranı düĢtüğü gözlenmiĢtir. Stabilite değeri kalkerli numunelere nazaran düĢük fakat Ģartnamedeki kritik değerin üstündedir. Akma değerinde büyük çaplı değiĢme gözlenmemiĢtir.
Kuloğlu vd. (2009), yaptığı çalıĢmada asfalt betonunda filler miktarının ağırlıkça %50‟si oranında Silopi asfaltiti kullanmıĢ ve karıĢımın nem hasarına karĢı dayanımını incelemiĢtir. Kontrol numuneleri ve asfaltitli numuneleri karĢılaĢtırarak Ģu sonuçlara varmıĢtır. Alfaltitin içeriğindeki bitüm miktarından kaynaklandığı düĢünülen optimum bitüm miktarını düĢürdüğü kanısına varılmıĢtır. Yüksek stabilite ve düĢük akma değerine sahip olduğu, nem hasarına karĢı dayanımın daha yüksek olduğu bulgularını bulmuĢlardır.
kül, çimento, kireç kullanmıĢ ve bunların asfaltın mineral fillere etkisini araĢtırmıĢtır. Soma tipi uçucu külün kalker bazlı filler malzemesine göre daha yüksek stabilite, düĢük akma değerine sahip olduğu görülmüĢtür. DeğiĢik tip uçucu küller elastik birim deformasyon, elastik modül ve kalıcı birim deformasyon gibi mekanik özelliklerde pozitif iyileĢmeler saptanmıĢtır. Atık malzeme olduğu için ekonomik olarak kullanılabilirliğini savunmuĢtur. Tapkın yine incelmenin mikro düzeyde yapılması gerektiğini savunmuĢtur.
Chen et al. (2010), asfalt karıĢımda mineral filler yerine yapıların yıkılmasıyla elde edilen atık tuğla tozunun kullanılabilirliği çeĢitli testlerle -dolaylı çekme dayanımı ve modülü, statik ve dinamik dahil sürünme ve yorulma testleri- araĢtırılmıĢ. Bu deney sonuçlarını kontrol karıĢımı olan kireçtaĢı ile karĢılaĢtırılarak değerlendirilmiĢ ve sonucun olumlu olduğu görülmüĢtür.
Chen et al. (2010), asfalt betonunda yine inĢaat yıkımları sonucu oluĢan toz haline gelmiĢ agregaların asfaltta mineral filler olarak kullanımını değerlendirmiĢtir. Dolaylı çekme testi, üç nokta eğilme dinamik, sürünme testleri, su duyarlılık testleri ve yorulma testleri yapılmıĢtır. Mineral filler malzemesi olarak agrega tozlarının kullanımı, su duyarlılığı artırabilir, yüksek sıcaklıkta yorulmaya karĢı direnci attırabilir, ancak düĢük sıcaklık yorulma performansında bir düĢüĢ olduğu kanısına varmıĢtır.
3. MATERYAL ve METOT 3.1 Materyal
Yapılan çalıĢmada materyal olarak mineral agrega, mineral filler ve bitüm (AC) kullanılmıĢtır. Kullanılan materyallere ait bilgiler aĢağıda verilmiĢtir.
3.1.1 Agregalar
ÇalıĢmada kullanılan agrega Afyonkarahisar ili Ġsçehisar bölgesinden sağlanmıĢtır. Kullanılan bu agrega Sağlamlar firması ocağından alınmıĢtır.
3.1.2 Mineral Filler
ÇalıĢmada kullanılan mineral filler Ġzmir ÇĠMSTONE fabrikasından temin edilmiĢtir. Kuvars esaslı granit arıtma çamuru, hava Ģartlarının uygun olmasından dolayı güneĢte kurutulmuĢ, Afyon Kocatepe Üniversitesi Teknik Eğitim Fakültesi Yapı Eğitimi Atölyesinde öğütülmüĢ ve 200 nolu elekten elenerek filler malzeme elde edilmiĢtir.
3.1.3 Bitüm (AC)
ÇalıĢmada bağlayıcı olarak, Afyonkarahisar Belediyesi asfalt Ģantiyesinden elde edilen, Aliağa rafinerisinde üretilmiĢ penetrasyon bitümü cinsi bağlayıcı kullanılmıĢtır. Söz konusu bitümlü bağlayıcı 50–70 penetrasyonludur.
3.2 Metot
3.2.1 Mineral Agrega Numunelerinin Fiziksel Özelliklerinin Belirlenmesi
ÇalıĢmada kullandığımız malzemelerin fiziksel özelliklerini tespit etmek amacıyla yapılan deneysel çalıĢma yöntemi ġekil 3.1‟de verilmiĢtir. ÇalıĢmada öncelikle literatür taraması yapılmıĢ, ardından agrega ve sıcak karıĢım asfalt deneyleri yapılmıĢ ve sonuçlar değerlendirilmiĢtir.
ġekil 3.1 Deneysel ÇalıĢma
3.2.1.1 Elek Analizi Deneyi
Kaplamanın stabilitesine ve yoğunluğuna etki eden önemli özelliklerden birisi de agrega gradasyonudur. Dolayısıyla, değiĢik boyutlardaki agrega danelerinin hangi oranlarda bulunması gerektiği Ģartnamelerde alt ve üst limitlerle belirtilmiĢtir. Agregalar konkasörlerde 0-5, 5-10, 10-20 ve 20-25 üstü olmak üzere değiĢik boyutlarda üretilir. Bu agrega gruplarından her birinde ayrı ayrı elek analizi yapılmak ve belirli oranlarda karıĢtırılmak suretiyle nihai gradasyonu elde edilir.
Elek analizi için ASTM C 702‟ye göre numune alınır. Numune Ģantiyede agrega yığınından veya konkasör bandından alınabilir. Fakat bunlardan en doğru sonucu konkasör bandından alınan numuneler verir. ġayet yığından numune alınacaksa bir boru yardımıyla yığının değiĢik noktalarından numune alınarak, ayrı bir alanda karıĢtırılmak suretiyle dörtleme iĢlemine tabi tutulmalıdır.
Ülkemizde karayolu kırma taĢlarında 1''
, 3/4'', 1/2'', 3/8'', No:4, No:10, No:40, No:80, No:200 standart elekleri kullanılır. Elekler büyükten küçüğe doğru sıralanır ve malzeme en üst elekten baĢlanarak elenir. Elek üstü kalan malzemeler yığıĢımlı olarak 0,1 gr hassasiyetinde bir terazi ile tartılır. Daha sonra yüzde geçenler, toplam yüzde kalanlar ve belli boyutlardaki yüzdeler toplam ağırlığın % 0,1‟i yakınlığında hesaplanarak ġekil 3.2‟deki gibi grafikte eğrilerle gösterilir.
LĠTERATÜR TARAMASI
AGREGA DENEYLERĠ SICAK KARIġIM ASFALT
DENEYLERĠ
SONUÇLAR VE DEĞERLENDĠRME
ġekil 3.2 Standartlarda VerilmiĢ A16 – B16 – C16 Eğrisi
3.2.1.2 Agreganın Özgül Ağırlığının Tayini
Belli hacim ve sıcaklıktaki bir malzemenin, havadaki ağırlığının aynı hacim ve sıcaklıktaki damıtık suyun havadaki ağırlığına oranıdır. Bu özellik agrega kökeni hakkında bilgi verir ve Marshall karıĢım dizaynında kullanılır.
Özgül ağırlık, agreganın uygunluğunu belirtir. DüĢük özgül ağırlık sağlam olmayan malzemeyi, yüksek özgül ağırlık ise kaliteli asfalta uygun agregayı tanımlar. DüĢük özgül ağırlık agreganın boĢluklu ve zayıf olmasına bir iĢarettir. Asfaltta kullanılacak agreganın özgül ağıtlığının 2,4-2,8 arasında olması istenir.
Agregaların üç tane özgül ağırlığı vardır. Bunlar; Yüzeyi kuru suya doygun haldeki özgül ağırlığı, Hava kurusu özgül ağırlığı,
Etüv kurusu halindeki kuru özgül ağırlığıdır.
İri Agregaların Özgül Ağırlık Deneyi ve Su Absorbsiyonu:
Bu deney metodu, iri malzemenin absorbsiyonunun ve özgül ağırlığının bulunmasını kapsar. Özgül ağırlık, hacim özgül ağırlığı, doygun yüzey kuru hacim özgül ağırlığı veya zahiri özgül ağırlık olarak verilebilir. Bu metot, hafif agregalar için kullanılmaz (TS 3526 2003).
ASTM C 127-88 metodu kullanılarak kaba agreganın özgül ağırılığı aĢağıdaki gibi belirlenir.
Numune çeyrekleme yöntemiyle Çizelge 3.1‟de tane boyutuna bağlı olarak önerilen miktarda tartılarak alınır. Alınan numune su içinde 24 saat bekletilir.
Çizelge 3.1 Ġri agrega birim hacim ağırlık için numune miktarı
En Büyük Tane Büyüklüğü ( mm ) 4 8 16 32 63
Deney Numunesi Miktarı ( Kg ) 0,8 1,5 2 3 3
1. Ġnce taneleri kaybolmayacak Ģekilde suyu süzülerek tava içine yayılır.
2. Tavadaki numune taneleri üzerinde görülebilen su tabakası kalmayıncaya kadar havlu vb. ile DKY haline getirilmek için kurutulur.
3. Ġri agreganın özgül ağırlığı bulunmak istendiğinde malzeme önce kuru yüzey doygun hale getirilerek tartılır. (W1)
4. Malzeme özgül sepetine konulan su içinde tartılır. (W3) 5. Etüve konulan malzeme kurutulduktan sonra tartılır. (W2)
Hesaplama;
Ġri Agreganın Kuru Özgül Ağırlığı 1 2 3 k
W
W
W
(3.1) Ġri Agreganın Doygun Yüzey Kuru Özgül Ağırlığı
2 2 3 d
W
W
W
(3.2) Ġri Agreganın Görünen Özgül Ağırlığı 1 1 3 g
